Cor

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Cor

  1. 1. Introdução à Computação Gráfica COR
  2. 2. Cor O que é cor?  Cor é uma sensação produzida no nosso cérebro pela luz que chega aos nossos olhos.  É um problema psico-físico.
  3. 3. Paradigmas de Abstração Universos: físico → matemático → representação → codificação. Luz → modelo espectral → representação tricromática → sistemas de cor.
  4. 4. Modelo Espectral de Cor Luz é uma radiação eletro-magnética que se propaga a 3x105 km/s ( E = h . ν, c = λ .ν).  h é a constante de Planck (6.626 ×10-34 J· s). Luz branca é uma mistura de radiações com diferentes comprimentos de onda. fóton λ=1/ν
  5. 5. Reflexão e Refração incidente refletido η lei de Snell sen θ r = η 2 sen θ i 1 (1621) θi θi material 1 material 2 velocidade da luz no vácuo θr ηi = refratado velocidade da luz no material i vermelho alaranjado amarelo luz anca verdeηi br azul violeta prisma luz branca (acromática) tem todos os comprimentos de onda Newton
  6. 6. Modelo Matemático de Cor Universo matemático é o conjunto D de todas as funções de distribuição espectral. Função de distribuição espectral relaciona: comprimento de onda com uma grandeza radiométrica. { D = f :U ⊂ ℜ → ℜ + + }
  7. 7. Espectro Visível
  8. 8. Luz Visível
  9. 9. Sistemas Físicos de Cor O olho é um sistema físico de processamento de cor (sistema refletivo).  Similar a uma câmera de vídeo.  Converte luz em impulsos nervosos.
  10. 10. Percepção de Cor Diferente para cada espécie animal. Dentre os mamíferos, só o homem e o macaco enxergam cores. Aves têm uma visão muito mais acurada do que a nossa.
  11. 11. Representação Amostragem gera uma representação finita de uma função de distribuição espectral. Todo sistema refletivo possui um número finito de sensores, que fazem uma amostragem em n faixas do espectro.
  12. 12. Sistema Visual Humano Dois tipos de células receptoras com sensibilidades diferentes: cones e bastonetes.  Bastonetes → luz de baixa intensidade (sem cor).  Cones → luz de média e alta intensidade (com cor). Três tipos de cones que amostram: comprimento de onda curto (azul), médio (verde) e longo (vermelho).
  13. 13. Eficiência Luminosa Brilho aparente varia com o comprimento de onda. Pico do brilho é diferente para níveis baixos (bastonetes), médios e altos (cones).  Máximo na faixa do verde.
  14. 14. Eficiência Luminosa Relativa V(λ)
  15. 15. Sistemas Emissivos Sistemas emissivos reconstroem cores a partir de emissores que formam uma base de primárias, Pk n C r (λ ) = ∑ ck Pk (λ ). k =1
  16. 16. Amostragem e Reconstrução A cor reconstruída deve ser perceptualmente igual a cor original.  É possível devido ao metamerismo.  Cores metaméricas são perceptualmente idênticas.
  17. 17. O Problema De Reprodução De Cor Em CG Mundo Real E 400 700 λ Espaço Virtual E R G B λ• mesma sensação de cor ⇒ Metamerismo• só distingue 400 mil cores (< 219) ⇒ 19 bits deveriam ser suficientes
  18. 18. Representação Discreta de Cor O espaço de todas as distribuições espectrais possui dimensão infinita. Representação finita requer um processo de amostragem.  Aproxima um espaço de dimensão infinita por um espaço de dimensão finita (há perda de informação). Pode-se utilizar um vetor de dimensão finita na representação discreta de cor. R : f ∈ D → ( f ( x1 ), f ( x2 ),..., f ( xn )) ∈ ℜ n
  19. 19. Espaço Perceptual de Cor Representação define uma transformação linear.  De acordo com os experimentos de Young em 1807. R (af1 + bf 2 ) = aR ( f1 ) + bR ( f 2 ) Espaço perceptual de cor é de dimensão 3. Representação discreta associa um conjunto de distribuições espectrais ao mesmo ponto do R 3 (metamerismo).
  20. 20. Sólido de Cor Conjunto de todas as cores visíveis forma um cone convexo, chamado de sólido de cor.  Combinação convexa de duas distribuições espectrais é uma distribuição espectral.  Cada distribuição espectral corresponde a um único ponto no espaço de cor.  Aplicação de representação é linear.  Espaço de cor é o conjunto das retas que passam pela origem.
  21. 21. Sólido de Cor
  22. 22. Diagrama de Cromaticidade Projeta-se radialmente o sólido de cor no plano de Maxwell: x + y + z = 1.  A interseção do sólido de cor com o plano de Maxwell é uma curva convexa.  Cores espectrais correspondem a pontos na fronteira do diagrama de cromaticidade.
  23. 23. Decomposição Crominância-Luminância Coordenadas de cromaticidade captam a noção da matiz de uma cor. Juntamente com a informação de intensidade ou luminância determinam unicamente uma cor.
  24. 24. Diagrama de Cromaticidade XYZ
  25. 25. Padrão CIE CIE – Comission Internationale de L’Eclairage (criada em 1913). Padrão CIE-RGB (1931) apresenta coordenadas negativas. Padrão CIE-XYZ foi criado para evitar coordenadas negativas.  Primárias não estão contidas no sólido de cor. Conversão CIE-RGB para CIE-XYZ é uma mera mudança de sistema de coordenadas.
  26. 26. Criação do Sistema XYZ Duas cores primárias têm luminância zero. Informação de luminância na componente Y. Traça-se uma reta coincidente com o segmento quase retilíneo do diagrama de cromaticidade.  Interseção desta reta com a reta de luminância zero define a primária X.
  27. 27. Construção Geométrica As duas outras primárias ficam definidas traçando-se uma outra reta tangente ao diagrama de cromaticidade.  Esta reta minimiza a área do triângulo formado pela reta de luminância zero, a reta anterior e esta reta.  Z está sobre a reta de luminância zero.
  28. 28. Sistema xyY O diagrama de cromaticidade retira a luminância.  Cores relacionadas com luminância não aparecem (marrom = vermelho-alaranjado com luminância muito baixa). Coordenadas xyY permitem que se faça uso do diagrama de cromaticidade na especificação de cores.
  29. 29. Branco Padrão Normalmente, usam-se as coordenadas tricromáticas (Xw ,Yw ,Zw) do branco padrão de referência: (Rw , Gw , Bw) = (1, 1, 1).
  30. 30. Sistema CMY Sistema das Impressoras.  CMY ou CMYK. Processo predominantemente subtrativo. lu z br a 1, 1) nc a o ( 0, (1 , c i an 1, 1) luz tinta ciano (0,1,1) componente vermelha é absorvida
  31. 31. Sistemas de Interface Oferecem uma interface adequada a especificação de cores por um usuário comum. Em geral, especificam cores através de três parâmetros: matiz, saturação e luminância.
  32. 32. Tipos de Sistema de Interface Baseados em coordenadas: HSV, HSL. Baseados em amostras: Pantone, Munsell.

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